Una perossidasi è uno dei numerosi enzimi che agiscono come catalizzatori per consentire l’esecuzione di una varietà di processi biologici. In particolare, promuovono l’ossidazione di vari composti utilizzando perossidi naturali, in particolare il perossido di idrogeno (H2O2), che si riducono formando acqua. I perossidi sono creati come sottoprodotti di varie reazioni biochimiche all’interno degli organismi, ma possono causare danni in quanto agenti ossidanti. Le perossidasi scompongono questi composti in sostanze innocue aggiungendo idrogeno, ottenuto da un’altra molecola – nota come molecola donatrice – in una reazione di riduzione-ossidazione (redox) in cui il perossido viene ridotto per formare acqua e l’altra molecola viene ossidata. C’è un gran numero di questi enzimi e si trovano nelle piante e negli animali, compreso l’uomo.
Struttura e proprietà
Come tutti gli enzimi, le perossidasi sono molecole molto grandi e complesse con forme complicate che coinvolgono più pieghe. Sono disponibili in una varietà di tipi, alcuni dei quali possono utilizzare un’ampia varietà di molecole donatrici e ridurre un’ampia gamma di perossidi, e alcuni sono molto più specifici. Gli enzimi hanno un “sito attivo”, che è la parte della molecola in cui avviene la reazione. Questo può trovarsi in una parte facilmente accessibile della molecola, oppure può essere nascosto in una piega, dove può essere raggiunto solo da una molecola della forma esatta. La perossidasi di rafano (HRP) è un esempio di enzima che può utilizzare un’ampia varietà di molecole donatrici e perossidi.
Ruolo nei sistemi biologici
Un certo numero di perossidasi si trovano nelle piante, dove possono aiutare a ridurre al minimo i danni causati da fattori di stress o insetti nocivi. Quando le piante sono sottoposte a stress – come siccità o alte temperature – o all’attacco di parassiti, questo tende a provocare il rilascio di specie reattive dell’ossigeno (ROS). Si tratta di forme di ossigeno, o composti di questo elemento, compreso il perossido di idrogeno, in cui l’ossigeno è molto reattivo e può danneggiare o uccidere le cellule. Si pensa che le perossidasi rimuovano i ROS, aiutando a prevenire i danni.
Nell’uomo e in altri mammiferi, un gruppo di questi enzimi chiamati glutationi, che contengono l’elemento selenio, si trova sia all’interno che all’esterno delle cellule. Alcuni di questi catalizzano reazioni che coinvolgono H2O2, mentre altri utilizzano composti perossidici di lipidi (grassi e oli). Il loro ruolo principale sembra essere quello di rimuovere questi agenti ossidanti potenzialmente dannosi. Le perossidasi nella saliva consentono anche reazioni redox tra H2O2 e sostanze chimiche chiamate tiocianati, producendo composti che possono uccidere i microrganismi potenzialmente dannosi. La perossidasi tiroidea rilascia iodio dai nutrienti per formare ormoni tiroidei essenziali.
Un uso insolito di questi enzimi si verifica in un gruppo di insetti noti come coleotteri bombardieri. Hanno una camera contenente una miscela di perossido di idrogeno e sostanze chimiche chiamate idrochinoni. Quando minacciati, li mescolano con perossidasi, che catalizzano una reazione redox in cui viene rilasciato molto calore, con il liquido risultante espulso in modo esplosivo a 212 ° F (100 ° C). È un modo molto efficace per dissuadere i predatori.
si utilizza
Lo studio delle perossidasi a base vegetale, come l’HRP derivato dalla radice di rafano, ha approfondito i campi della biologia molecolare e dell’immunoistochimica, nota anche come istochimica. Nel primo caso, l’HRP viene utilizzato per rilevare gli anticorpi della perossidasi che possono indicare una condizione autoimmune che causa problemi alla tiroide. Viene anche usato per misurare i livelli sierici o urinari di glucosio. Come strumento diagnostico in patologia, l’HRP ha la capacità di mirare e legarsi a determinati biomarcatori trovati nelle cellule cancerose e produrre una reazione di colorazione quando viene introdotto nei campioni bioptici. Oltre ad essere facilmente disponibile e poco costoso da ottenere, l’HRP è considerato particolarmente utile per tali test poiché è altamente stabile e aperto a reagire con una varietà di molecole donatrici.
History
L’indagine sulla natura di questi enzimi è stata guidata da esperimenti sulla decomposizione del perossido di idrogeno del barone e chimico francese Louis Jacques Thénard a metà del XIX secolo. Essendo stato il primo a produrre il composto in laboratorio, in seguito scoprì che molti materiali animali e vegetali potevano convertirlo in acqua e ossigeno, e che lo stesso campione di materiale poteva farlo molte volte. Questo era curioso, come se fosse una semplice reazione chimica tra il perossido e qualcosa nel materiale organico, dovrebbe fermarsi una volta esaurito l’agente attivo. Ciò ha portato alla scoperta dei catalizzatori – sostanze che consentono una reazione chimica senza parteciparvi effettivamente – e, in particolare, delle perossidasi.